Question

6．某研究性學習小組請你參與“研究鐵與水反應所得固體物質的成分、性質及再利用”實驗探究，并共同解答下列問題：
探究一　設計如圖1所示裝置進行“鐵與水反應”的實驗．
（1）硬質玻璃管B中發(fā)生反應的化學方程式為3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑．
（2）裝置A的作用是提供反應所需水蒸氣．
（3）裝置E中發(fā)生反應的化學方程式為H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O．
探究二　設計如下實驗方案確定反應后硬質玻璃管B中黑色固體的成分．
（4）待硬質玻璃管B冷卻后，取少許其中的固體物質溶于稀硫酸后，將所得溶液分成兩份．
（5）一份滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變血紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為②（選填序號，下同）；若溶液未變血紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為①．
①一定有Fe�、谝欢ㄓ蠪e₃O₄�、壑挥蠪e₃O₄�、苤挥蠪e
（6）另一份用膠頭滴管（填儀器名稱）加入酸性高錳酸鉀溶液，可以證明溶液中存在Fe²⁺．
探究三　設計如圖2流程測定反應后硬質玻璃管B中固體含元素的質量分數(shù)．
（7）試劑b的化學式是NaOH．
（8）計算反應前B裝置中氧元素的質量分數(shù)為22.2%．

Answer 1

分析 （1）B中Fe與水蒸氣高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣；
（2）裝置A中加熱水；
（3）E中氫氣還原CuO；
（4）Fe、四氧化三鐵均溶于酸；
（5）滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變血紅色，可知含鐵離子，若溶液未變血紅色，則一定發(fā)生Fe與鐵離子的反應；
（6）亞鐵離子具有還原性；
（7）由流程可知，混合物溶于酸后，氯氣將亞鐵離子氧化為鐵離子，加試劑b為堿生成氫氧化鐵沉淀；
（8）紅褐色固體為氧化鐵，其物質的量為$\frac{32g}{160g/mol}$=0.2mol，由Fe原子守恒可知，B中Fe元素的質量為0.2mol×2×56g/mol=22.4g，以此計算．

解答 解：（1）B中Fe與水蒸氣高溫下反應生成四氧化三鐵和氫氣，反應為3Fe+4H₂O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑，
故答案為：3Fe+4H₂O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂↑；
（2）裝置A中加熱水，則作用為提供反應所需水蒸氣，
故答案為：提供反應所需水蒸氣；
（3）E中氫氣還原CuO，反應為H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O，
故答案為：H₂+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H₂O；
（4）Fe、四氧化三鐵均溶于酸，則固體溶于稀硫酸，故答案為：稀硫酸；
（5）滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變血紅色，可知含鐵離子，若溶液未變血紅色，則一定發(fā)生Fe與鐵離子的反應，則一份滴加幾滴KSCN溶液．若溶液變血紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為②；若溶液未變血紅色，推斷硬質玻璃管B中固體物質的成分為①，
故答案為：②；①；
（6）亞鐵離子具有還原性，則另一份用膠頭滴管加入酸性高錳酸鉀溶液，可以證明溶液中存在Fe²⁺，
故答案為：膠頭滴管、酸性高錳酸鉀溶液；
（7）由流程可知，混合物溶于酸后，氯氣將亞鐵離子氧化為鐵離子，加試劑b為堿生成氫氧化鐵沉淀，試劑b為NaOH，故答案為：NaOH；
（8）紅褐色固體為氧化鐵，其物質的量為$\frac{32g}{160g/mol}$=0.2mol，由Fe原子守恒可知，B中Fe元素的質量為0.2mol×2×56g/mol=22.4g，反應前B裝置中氧元素的質量分數(shù)為$\frac{28.8g-22.4g}{28.8g}$×100=22.2%，
故答案為：22.2%．

點評 本題考查物質的性質實驗，為高頻考點，把握物質的性質、發(fā)生的反應、離子檢驗、含量計算等為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，綜合性較強，題目難度不大．